3. Генералізовані річкові системи з непорушеними ландшафтами
Поняття про річкові екосистеми об'єднує у собі весь комплекс наукових досліджень у галузі ландшафтознавства та біоценології.
Ландшафт є елементарною часткою біосфери, природно-територіальним комплексом, однорідним за походженням та історією розвитку, неподільним за загальними ознаками, який об'єднаний єдиним геологічним фундаментом, однотипним рельєфом, кліматом, одноманітним поєднанням гідротермічних умов, грунтів, біоценозів і однаково простим набором геокомпонентів.
На відміну від географічного визначення, ґрунтознавці визначають ландшафт як ділянку суші, представлену одним видом грунтів або їх комбінацією, який відповідає видовому складу рослинності і біопродуктивності. Правомірність такого підходу підтверджується "законом екологічної відповідності" видового складу і продуктивності біоти, яка відіграє важливу роль у функціонуванні біоценозів суші і водного середовища.
Безпосередньо ландшафт може бути представлений однотипними біоценозами - лісу, луків, поля, болота або їх комплексом.
Однак, в цьому підході має місце істотний недолік - із системи випадає річкова мережа - сполучна ланка ландшафту і його біоценозів. В той же час якісний стан водного середовища є показником стану ландшафту, його природної буферності (екологічної ємності), є його функцією.
Цьому факту багато екологів не приділяли належної уваги, а саме поняття про річкову екосистему набуло розвитку тільки в останні десятиріччя, однак частиною вчених-екологів не сприймається.
Термін "екосистема малої річки" цілком припустимий і відповідає визначенням і принципам екології.
Екологічна система - це сукупність організмів, які спільно проживають на даній території чи в екологічній ніші, перебувають у взаємозв'язку один з одним і які формують систему взаємообумовлених біотичних і абіотичних явищ і процесів [194,213,214,359,361,388,422]. Автор терміну "екосистема'' А. Тенслі під екосистемою розумів "основні природні одиниці на поверхні землі", в які входять "не тільки комплекс організмів, але і весь комплекс фізичних факторів, які утворюють те, що ми називаєм середовищем біому, -фактору місцеіснування у самому широкому розумінні". Для екосистеми характерний ряд ознак, основною із яких є сталий обмін речовиною і енергією між живою (органічною) і косною (неорганічною) речовиною.
В табл. 1.1. подані основні ознаки наземних екосистем, що традиційно вивчаються і відповідні їм ознаки водних екосистем. Всі 11 ознак мають чітке проявлення в річкових екосистемах. Однак, при цьому характер циркуляції речовини і енергії в непорушеній екосистемі малої річки значно відрізняється від схеми циркуляції речовини і енергії в порушених річкових екосистемах, (рис. 1.1, рис. 1.2.).
Рушійною силою розвитку водної біоти є сонячне випромінювання, привнесення речовини і енергії з поверхні водозбору (поверхневий стік з території лісу, луків, болота, поля), а також підземний і ґрунтовий стік, що визначають енергетичну базупервинного синтезу живої органічної речовини.
Таблиця 1.1.
Характерні ознаки екосистеми малої річки.
Ознаки |
Автори |
Характерні прояви в річковій екосистемі |
1 |
2 |
3 |
Наявність певної ділянки (біотопу) |
Тенслі,1935 Сукачов,1967 |
Визначається поверхнею водозбору і елементами ландшафту,що входять до нього. |
Наявність біоценозу |
Тенслі,1935 Сукачов,1967 |
Визначається видовим складом і продуктивністю органічної речовини підсистем лісу,луків,болота,поля. |
Взаємодія з фізичним середовищем |
Тенслі,1935
|
Формування умовного природного гідрохімічного фону за рахунок підземних вод,а також вилуговування літосфери атмосферними опадами. |
Видова різноманітність |
Тенслі,1935 Сукачов,1971 |
Екосистема містить до 100 таксонів макроводоростей, десятки видів мікролітів, зоопланктону, риб; володіє високою пластичністю,яка залежить від абіотичних умов середовища. |
Кругообіг речовин всередині системи |
Тенслі,1935 Сукачов,1967 Одум,1971 Рамад,1981 |
У продукційно-деструкційних процесах споживається органічний вуглець,мінеральні азот і фосфор,частина органічної речовини мінералізується. |
Стабільність |
Сукачов,1967
|
Непорушена річкова система,яка є саморегулюючою і стабільною. |
Обмін речовиною і енергією між компонентами біоценозу і його оточенням |
Сукачов,1967
|
Відбувається в період весняної повені в системі «річка-луки»,а також «ліс-річка», «луки-річка», «болото-річка»,тощо.60% річкового стоку формується на поверхні водозбору. |
Продуктивність системи по органічній речовині |
Вільямс,1948 Одум,1971 Рамад,1981
|
В річковій екосистемі існує стала трофічна піраміда,яка визначає біопродуктивність річкової біоти. |
Закономірності зміни сукцесій |
Вільямс,1948 Сукачов,1967
|
Здійснюється взалежності від віку і ступеня зрілості екосистеми,енергетичної бази. |
Структурованість екосистеми |
Одум,1971 |
Річкова екосистема має чітку просторову (зовнішня буферність) і внутрішню структуру,екологічні зв’язки між підсистемами, в цілому це генералізована система. |
Відповідність основним законам і правилам функціонування екосистем: а)перший закон термодинаміки
б)другий закон термодинаміки
в)закон мінімуму
г)закон толерантності
д)принцип взаємодії факторів
е)правило різноманітності видів і засобів захисту
є)правило екологічної відповідності видового складу і продуктивності біоценозів умовам середовища ж)закон екологічного бумерангу
з)правило виживання штучних екосистем и)правило «червоної мережі»
і)правило заборони
ї)правило абсолютності живої речовини
й)правило інформаційного віддзеркалення матерії |
Лібіх,1840 Тейлор,1934
Шелфорд, 1913
Вент,1957 Одум,1971
Байєринк, 1921
Байєринк, 1921 Висоцький, 1962 Бельгард, 1971 Травлєєв,1977
Одум,1971
Гриб,1993
Гриб,1993
Гриб,1993
Гриб,1993
|
Енергія не зникає,а переходить з однієї форми в іншу(продукційно-деструкційні процеси).
Процеси,пов’язані з перетворенням енергії,можуть відбуватися тільки при переході із концентрованої форми в розсіяну(фотосинтез органічної речовини-дихання-споживання і деструкція).
Біопродуктивність екосистеми визначається речовиною,яка знаходиться в мінімуму (в стаціонарних умовах-це фосфор,азот і вуглець,розчинений кисень і температура;в нестаціонарних умовах лімітуючий фактор-це антропогенне забруднення).
Область функціонування водної екосистеми визначають верхні і нижні межі абіотичних характеристик;які забезпечують збереження і відтворення виду водному середовищі. Принцип взаємодії виявляється У взаємозв’язку “pH-карбонати», «тем «температура», «розчинений кисень-вуглекислий газ», «кальцій-стронцій», «калій-цезій».
Обумовлює пластичність водної екосистеми і її пристосованість до абіотичних факторів.
Видовий склад і продуктивність біоценозу визначається характером біотопу і фізико-географічними умовами.
Внесення в екосистему додаткової енергії і домішок призводить до екологічного кризового стану і розвитку найбільш пристосованих непродуктивних видів.
Продуктивність штучних біоценозів повинна бути вищою від біоценозів природних. Народження іззовні в екосистему речовини і енергії повинно бути нище буферної ємності екосистеми(по відношенню до умов виживання найбільш чутливого виду).
Знання людини про екологічні зв’язки екосистем не абсолютні,тому без детального їх вивчення втручання в них не припустиме,а частина природних територій повинна бути збережена як генофонд флори і фауни.
Жива природа(речовина)існує незалежно від людини,вона абсолютна у часі і просторі.
Якісні характеристики водних екосистем є функцією стану ландшафту і відповідають закономірності розвитку живої матерії-правилу «золотого перетину»,пентасистемності і математичного ряду чисел Фібоначчі. |
Рис.1.1. Схема циркуляції речовини і енергії в непорушеній
екосистемі малої річки (врівноважена екосистема)
Визначальні фактори рівноваги річкової екосистеми -температура води, час добігання води до гирла, циклічність фаз гідрологічного режиму розвиток заплави, множинність екотонів, якість води.
Рис 1.2.Схема циркуляції речовини і енергії в порушеній екосистемі малої річки(надходження стічних вод,зарегулювання)
Визначальні фактори рівноваги річкової екосистеми(рис. 1.2.) це -управління кількістю речовин і енергії, що надходять, посилення окислювальної здатності (аерація), відновлення циклічності фаз гідрологічного режиму (пульсуючий режим рівнів річкових вод), відновлення екологічних ніш.
Основу трофічної піраміди водного середовища становлять саме мікроводорості і зоопланктон (зоофаги), які визначають собою рівень вторинних консументів. Вершину трофічної піраміди становить іхтіофауна.
В екосистемі відбувається постійне надходження іззовні органічної речовини, її фотосиснтез річковими фітоценозами, а також її розсіювання. Динамічність екосистеми малої річки сприяє малій ентропії, система періодично омолоджується через попуски, паводки, повені, добову, внутрішньорічну і річну циклічність продукційно-деструкційних процесів.